一種動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀解耦伺服控制回路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀解耦伺服控制回路，由一個(gè)陀螺儀、兩個(gè)力矩器、一個(gè)控制器和一個(gè)兩輸入輸出解耦器組成。本發(fā)明設(shè)計(jì)的控制器包含一個(gè)二輸入控制解耦器、兩個(gè)相同的二階積分器和兩個(gè)相同的滯后超前環(huán)節(jié)，為2×2維多輸入多輸出傳遞函數(shù)矩陣，可實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)交鏈回路的解耦；兩個(gè)積分環(huán)節(jié)使捷聯(lián)慣性系統(tǒng)成為一個(gè)II型系統(tǒng)，二階積分環(huán)節(jié)可消除與常值角速度變化率有關(guān)的誤差，從而提高伺服回路系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度；滯后超前環(huán)節(jié)可提高系統(tǒng)低頻段的動(dòng)態(tài)增益，有利于減小動(dòng)態(tài)誤差。在伺服控制回路中增加輸出解耦環(huán)節(jié)，可克服由于伺服回路的兩個(gè)電流輸出值與角速度之間的交鏈問(wèn)題，提高捷聯(lián)慣性系統(tǒng)的輸出精度。
【專利說(shuō)明】一種動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀解耦伺服控制回路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種捷聯(lián)慣性測(cè)量裝置的伺服控制回路，尤其涉及一種動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀解耦伺服控制回路，屬于用于高精度角速度測(cè)量的航空、航天領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀是一種用撓性元件對(duì)高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子構(gòu)成萬(wàn)向接頭式支承的兩自由度陀螺儀。在調(diào)諧轉(zhuǎn)速下，平衡環(huán)的動(dòng)態(tài)力矩抵消了撓性支承德彈性約束力矩，使陀螺轉(zhuǎn)子成為不受約束的自由轉(zhuǎn)子，因此稱為動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀(簡(jiǎn)稱動(dòng)調(diào)陀螺儀)。
[0003]捷聯(lián)系統(tǒng)中應(yīng)用的動(dòng)調(diào)陀螺儀與載體固連，載體的角運(yùn)動(dòng)將直接加到陀螺儀上。由于開路狀態(tài)的動(dòng)調(diào)陀螺儀只限于在小角度范圍內(nèi)工作，因此在捷聯(lián)系統(tǒng)中應(yīng)用的動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀，一定要將其輸出通過(guò)再平衡回路送到相應(yīng)的力矩器，使陀螺儀工作于閉路狀態(tài)。在這種條件下，力矩器對(duì)轉(zhuǎn)子施加力矩，驅(qū)使轉(zhuǎn)子跟蹤殼體運(yùn)動(dòng)，動(dòng)調(diào)陀螺儀的失調(diào)角始終保持在零附近，通過(guò)輸送到力矩器的電流(或電壓、脈沖頻率)來(lái)測(cè)量載體繞陀螺儀輸出軸的角速度。動(dòng)調(diào)陀螺儀是一個(gè)兩自由度陀螺儀，其輸出環(huán)節(jié)和進(jìn)動(dòng)環(huán)節(jié)都存在交鏈和耦合。為設(shè)計(jì)方便，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的動(dòng)調(diào)陀螺儀伺服回路都簡(jiǎn)化看作單輸入單輸出系統(tǒng)，但其缺點(diǎn)是由于沒有進(jìn)行解耦會(huì)引起陀螺儀的高頻章動(dòng)運(yùn)動(dòng)，使系統(tǒng)輸出噪聲較大。雖然此系統(tǒng)已在不同型號(hào)中得到應(yīng)用，但隨著高精度角速度測(cè)量的需求越來(lái)越迫切，需重新展開對(duì)動(dòng)調(diào)陀螺儀伺服回路的控制器設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀伺服控制回路，本發(fā)明通過(guò)對(duì)陀螺儀兩個(gè)伺服回路之間的控制解耦以克服高頻章動(dòng)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)輸出解耦以消除兩個(gè)通道之間的輸出交鏈以提高系統(tǒng)的輸出精度。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:一種動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀解耦伺服控制回路，由一個(gè)陀螺儀、兩個(gè)力矩器、一個(gè)控制器和一個(gè)兩輸入輸出解耦器組成，當(dāng)動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀的安裝載體沿動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀兩個(gè)輸入軸方向有角速度輸入時(shí)，動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀的殼體相對(duì)轉(zhuǎn)子在兩個(gè)輸入軸方向分別偏離一個(gè)角度從而產(chǎn)生兩路偏差信號(hào)，動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀兩個(gè)輸入軸上的傳感器分別檢測(cè)到兩路偏差信號(hào)并形成兩路電信號(hào)，控制器中的兩輸入控制解耦器將兩個(gè)傳感器形成的電信號(hào)進(jìn)行解耦得到兩路電信號(hào)，兩路電信號(hào)作為控制器中二階積分環(huán)節(jié)和超前滯后環(huán)節(jié)的輸入量，控制器中二階積分環(huán)節(jié)和超前滯后環(huán)節(jié)的兩路輸出量分別反饋至與輸入電信號(hào)對(duì)應(yīng)輸入軸正交方向上的力矩器，兩個(gè)力矩器根據(jù)反饋的電信號(hào)分別產(chǎn)生再平衡力矩使陀螺儀轉(zhuǎn)子進(jìn)動(dòng)以消除兩個(gè)輸入軸方向的偏差信號(hào)，控制器最終輸出的兩路電信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)兩輸入輸出解耦器進(jìn)行解耦，兩輸入輸出解耦器的解耦結(jié)果作為動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀的輸出結(jié)果，所述控制器由一個(gè)兩輸入控制解耦器、兩個(gè)相同的二階積分環(huán)節(jié)和兩個(gè)相同的超前滯后環(huán)節(jié)組成，控制器的傳遞函數(shù)為:、
【權(quán)利要求】
1.一種動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀解耦伺服控制回路，其特征在于:由一個(gè)陀螺儀、兩個(gè)力矩器、一個(gè)控制器和一個(gè)兩輸入輸出解耦器組成，當(dāng)動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀的安裝載體沿動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀兩個(gè)輸入軸方向有角速度輸入時(shí)，動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀的殼體相對(duì)轉(zhuǎn)子在兩個(gè)輸入軸方向分別偏離一個(gè)角度從而產(chǎn)生兩路偏差信號(hào)，動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀兩個(gè)輸入軸上的傳感器分別檢測(cè)到兩路偏差信號(hào)并形成兩路電信號(hào)，控制器中的兩輸入控制解耦器將兩個(gè)傳感器形成的電信號(hào)進(jìn)行解耦得到兩路電信號(hào)，兩路電信號(hào)作為控制器中二階積分環(huán)節(jié)和超前滯后環(huán)節(jié)的輸入量，控制器中二階積分環(huán)節(jié)和超前滯后環(huán)節(jié)的兩路輸出量分別反饋至與輸入電信號(hào)對(duì)應(yīng)輸入軸正交方向上的力矩器，兩個(gè)力矩器根據(jù)反饋的電信號(hào)分別產(chǎn)生再平衡力矩使陀螺儀轉(zhuǎn)子進(jìn)動(dòng)以消除兩個(gè)輸入軸方向的偏差信號(hào)，控制器最終輸出的兩路電信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)兩輸入輸出解耦器進(jìn)行解耦，兩輸入輸出解耦器的解耦結(jié)果作為動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀的輸出結(jié)果，所述控制器由一個(gè)兩輸入控制解耦器、兩個(gè)相同的二階積分環(huán)節(jié)和兩個(gè)相同的超前滯后環(huán)節(jié)組成，控制器的傳遞函數(shù)為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀解耦伺服控制回路，其特征在于:所述兩輸入輸出解耦器的傳遞函數(shù)為
【文檔編號(hào)】G05B13/00GK103543636SQ201310439308
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】魏宗康, 武俊勇, 彭智宏 申請(qǐng)人:北京航天控制儀器研究所